適用于vsc-hvdc系統(tǒng)的建模方法及同步樣機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電氣工程領(lǐng)域，具體是一種適用于VSC-HVDC系統(tǒng)的建模方法及同步 樣機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，海上風(fēng)力發(fā)電及其輸送是風(fēng)電等新能源行業(yè)的熱點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù) 的快速發(fā)展，電壓源換流器型直流輸電系統(tǒng)（VSC-HVDC)基于電壓源換流器（VSC)和串聯(lián)絕 緣柵雙極晶體管（IGBT)也日臻成熟，成為海上風(fēng)電電力輸送的一種新型手段。目前，現(xiàn)有 技術(shù)仍采用傳統(tǒng)模型，基于計算機(jī)仿真軟件進(jìn)行實(shí)時動態(tài)仿真或者研制1:10或1 ;1〇〇的 小型同步樣機(jī)，研究海上風(fēng)力發(fā)電VSC-HVDC系統(tǒng)。變流器技術(shù)已經(jīng)相對成熟，在多數(shù)情況 下并不針對變流器控制方法進(jìn)行研究，無需花費(fèi)大量精力用于模型控制方面。工業(yè)應(yīng)用中， VSC-HVDC全系統(tǒng)的核屯、是變流器，無論從體積還是經(jīng)濟(jì)方面，受控電源都要優(yōu)于變流器。
[0003] 傳統(tǒng)模型存在如下缺點(diǎn)：
[0004] 1、變流器控制策略多樣化，PWM信號調(diào)制復(fù)雜；
[0005] 2、仿真模型中，整個系統(tǒng)模型搭建復(fù)雜，難度高；
[0006] 3、仿真計算工作量大，仿真速度慢；
[0007] 4、研制小型同步樣機(jī)時，變流器體積較大，經(jīng)濟(jì)效益低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于VSC-HVDC系統(tǒng)的建模 方法及同步樣機(jī)。本發(fā)明的目的是在確保仿真精度的前提下，為了全面提升VSC-HVDC系 統(tǒng)的仿真速度，優(yōu)化模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)W及減少仿真中的數(shù)學(xué)計算量，W及簡化研制同步樣機(jī) 的難度，提出通過將基于IGBT變流器的詳細(xì)模型簡化成平均值模型后，再代入原系統(tǒng)模型 中，來簡化VSC-HVDC系統(tǒng)模型。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種適用于VSC-HVDC系統(tǒng)的建模方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟1 ;平均簡化整流環(huán)節(jié)，整流環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的整流環(huán)節(jié)模型，具體為：
[0011] 整流環(huán)節(jié)模型的輸入為變流器整流側(cè)^相電壓參考信號的標(biāo)么值化vg_rotor_ conv，將其中的A、B兩相和B、C兩相標(biāo)么值經(jīng)過相減，得到兩個線電壓，然后再用獲得的兩 個線電壓分別與直流電壓Vd。相乘，然后將相乘獲得的兩個電壓分別進(jìn)行平均W得到平均 電壓￥油_3￥肖和平均電壓Vbc_avg ;最后將平均電壓￥油_3￥肖和平均電壓Vbc_avg經(jīng)限幅 (+Vd。，-VJ后輸出最終的電壓值為：經(jīng)限幅后輸出的A、B兩相電壓的平均電壓Vab_rc W 及經(jīng)限幅后輸出的B、C兩相電壓的平均電壓Vbc_rc ;
[0012] 步驟2 ;平均簡化逆變環(huán)節(jié)，逆變環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的逆變環(huán)節(jié)模型，具體為：
[0013] 逆變環(huán)節(jié)模型的輸入為變流器逆變側(cè)的S相交流電壓標(biāo)么值化vg_grid_conv，將 其中的A、B兩相和B、C兩相電壓標(biāo)么值經(jīng)過相減，得到兩個線電壓，然后再用獲得的兩個線 電壓與直流電壓相乘，然后將相乘獲得的兩個電壓分別進(jìn)行平均W得到平均電壓Vab_ avg和平均電壓Vbc_avg，轉(zhuǎn)換為變流器實(shí)際輸出值，最后經(jīng)限幅（+Vde，-Vj后輸出最終的 電壓值為：經(jīng)限幅后輸出的A、B兩相電壓的平均電壓Vab_gc W及經(jīng)限幅后輸出的B、C兩 相電壓的平均電壓Vbc_gc ;
[0014] 步驟3 ;平均簡化直流傳輸環(huán)節(jié)，直流傳輸環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的直流傳輸環(huán)節(jié)模 型連接了變流器的整流側(cè)與逆變側(cè)，直流傳輸環(huán)節(jié)模型的輸入為變流器整流側(cè)和逆變側(cè)的 S相電流，分別經(jīng)過比例放大之后，通過W下兩個基本功率公式與平均電壓Vab_rc、平均電 壓Vbc_rc、平均電壓￥油_肖(3、平均電壓Vbc_gc關(guān)聯(lián)起來；
[00巧]Pae=Vab. la-Vbe. I。 (D
[0016] P化=Vdc*Idc 似
[0017] 其中，P。。表示輸入的交流有功功率，V ab表示步驟1得到的平均電壓￥油_1~0和步 驟2得到的平均電壓￥油_3(3，I康示采集到的A相電流，V b。表示表示步驟1得到的平均電 壓Vbc_rc和步驟2得到的平均電壓Vbc_gc，I。表示采集到的C相電流，P d。表示直流有功 功率，Vd。表示直流電壓，I d。表示直流電流，?表示相乘。
[001引優(yōu)選地，步驟3 ;平均簡化直流傳輸環(huán)節(jié)，直流傳輸環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的直流傳輸 環(huán)節(jié)模型，具體為；
[0019] 直流傳輸環(huán)節(jié)模型的一個輸入為逆變側(cè)S相交流電流標(biāo)么值hbc_grW_conv_ pu，將其中的A相電流比例放大轉(zhuǎn)化為實(shí)際值后與步驟2得到A、B兩相電壓的平均電壓 ￥油_肖(3相乘之積減去其中的C相電流比例放大轉(zhuǎn)化為實(shí)際值后與步驟2得到B、C兩相電 壓的平均電壓Vbc_gc相乘之積，即得到逆變側(cè)的交流有功功率P。。，將得到的逆變側(cè)的交流 有功功率P。。除W直流電壓V d。，則得到逆變側(cè)對應(yīng)的直流電流Idc_gc ;
[0020] 直流傳輸環(huán)節(jié)模型的另一個輸入為整流側(cè)S相交流電流標(biāo)么值hbc_roto;r_pu， 將其中的A相電流比例放大轉(zhuǎn)化為實(shí)際值后與步驟1得到A、B兩相電壓的平均電壓Vab_ rc相乘之積減去其中的C相電流比例放大轉(zhuǎn)化為實(shí)際值后與步驟1得到B、C兩相的平均 電壓Vbc_rc相乘之積，即得到整流側(cè)的交流有功功率P。。，將得到的整流側(cè)的交流有功功率 P J余W直流電壓V d。，則得到整流側(cè)對應(yīng)的直流電流Idc_rc ;
[002U 將得到的直流電流Idc_gc與直流電流Idc_rc之差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，即可得到直流電 壓 Vdc。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種變流器，所述變流器的等效模型為或者包括上述的適用于 VSC-HVDC系統(tǒng)的建模方法所建立的模型。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明提供的一種同步樣機(jī)，包括如下裝置：
[0024] 第一裝置；用于平均簡化整流環(huán)節(jié)；整流環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的整流環(huán)節(jié)模型，具 體為：
[0025] 整流環(huán)節(jié)模型的輸入為變流器整流側(cè)S相電壓參考信號的標(biāo)么值化vg_rotor_ conv，將其中的A、B兩相和B、C兩相標(biāo)么值經(jīng)過相減，得到兩個線電壓，然后再用獲得的兩 個線電壓分別與直流電壓相乘，然后將相乘獲得的兩個電壓分別進(jìn)行平均W得到平均 電壓￥油_3￥肖和平均電壓Vbc_avg ;最后將平均電壓￥油_3￥肖和平均電壓Vbc_avg經(jīng)限幅 (+Vd。，-VJ后輸出最終的電壓值為：經(jīng)限幅后輸出的A、B兩相電壓的平均電壓Vab_rc W 及經(jīng)限幅后輸出的B、C兩相電壓的平均電壓Vbc_rc ;
[0026] 第二裝置，用于平均簡化逆變環(huán)節(jié)；逆變環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的逆變環(huán)節(jié)模型，具體 為：
[0027] 逆變環(huán)節(jié)模型的輸入為變流器逆變側(cè)的S相交流電壓標(biāo)么值化vg_grW_conv，將 其中的A、B兩相和B、C兩相電壓標(biāo)么值經(jīng)過相減，得到兩個線電壓，然后再用獲得的兩個線 電壓與直流電壓相乘，然后將相乘獲得的兩個電壓分別進(jìn)行平均W得到平均電壓Vab_ avg和平均電壓Vbc_avg，轉(zhuǎn)換為變流器實(shí)際輸出值，最后經(jīng)限幅（+Vde，-Vj后輸出最終的 電壓值為：經(jīng)限幅后輸出的A、B兩相電壓的平均電壓Vab_gc W及經(jīng)限幅后輸出的B、C兩 相電壓的平均電壓Vbc_gc ;
[002引第=裝置，用于平均簡化直流傳輸環(huán)節(jié)；直流傳輸環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的直流傳輸 環(huán)節(jié)模型連接了變流器的整流側(cè)與逆變側(cè)，直流傳輸環(huán)節(jié)模型的輸入為變流器整流側(cè)和逆 變側(cè)的S相電流，分別經(jīng)過比例放大之后，通過W下兩個基本功率公式與平均電壓Vab_rc、 平均電壓Vbc_rc、平均電壓￥油_肖(3、平均電壓Vbc_gc關(guān)聯(lián)起來；
[0029] Pae=Vab. la-Vbe. I。 (D
[0030] P化=Vdc*Idc 似
[0031] 其中，P。。表示輸入的交流有功功率，V ab表示第一裝置得到的平均電壓￥油_1~0和 第二裝置得到的平均電壓Vab_gc，I。表示采集到的A相電流，Vb。表示表示第一裝置得到的 平均電壓Vbc_rc和第二裝置得到的平均電壓Vbc_gc，I。表示采集到的C相電流，P d。表示 直流有功功率，Vd。表示直流電壓，I d。表示直流電流，?表示相乘。
[0032] 優(yōu)選地，直流傳輸環(huán)節(jié)經(jīng)平均簡化后的直流傳輸環(huán)節(jié)模型，具體為：
[0033] 直流傳輸環(huán)節(jié)模型的一個輸入為逆變側(cè)S相交流電流標(biāo)么值hbc_grid_conv_ pu，將其中的A相電流比例放大轉(zhuǎn)化為實(shí)際值后與第二裝置得到A、B兩相電壓的平均電壓 ￥油_肖(3相乘之積減去其